嗜铬细胞瘤的诊断是建立在血、尿儿茶酚胺及其代谢物测定的基础上的。但因为嗜铬细胞瘤在高血压患者中的发病率并不高，不可能对每一位高血压患者均进行筛查，而且有些嗜铬细胞瘤患者没有高血压。
如有以下情况则应进行诊断性检查：有类似嗜铬细胞瘤的典型的发作性症状，而且伴有高血压；高血压对常规降压药反应不好；恶性高血压或急进性高血压（视网膜渗出性改变或伴有视盘水肿）；服用降压药引起高血压发作，尤其是在应用β受体阻滞剂后；在运动、手术诱导麻醉、插管、牵拉腹部脏器、分娩或应用造影剂时引起发作性高血压；家族成员有嗜铬细胞瘤或有家族性MEN;血压变化很大（如高血压-低血压交替）；自发性的体位性低血压；影像学检查发现肾上腺意外瘤。
1、血、尿儿茶酚胺及其代谢物测定
（1）尿中CA、香草基杏仁酸、3-甲氧基肾上腺素（MN）和甲氧基去甲肾上腺素（NMN）及其总和（TMN）均可升高，常在正常高限的两倍以上。阵发性者仅在发作后才高于正常。因此，嘱咐预先准备贮尿器（内放5ml的6nmol/LHCl），发作后收集血压升高期间（3～24h）尿液及时送检，是及时获得诊断依据的关键，同时测尿肌酐量，以每mg肌酐计算其排泄量。同时测定去甲肾上腺素及其代谢物二羟苯丙醇（DHPG），可提高其诊断的特异性。因许多药物和食品如四环素、红霉素、阿司匹林、咖啡因、左旋多巴、胍乙啶、可乐定、利舍平、溴隐亭和茶、咖啡、可乐、香蕉等均可影响上述指标的测定，需先停用这些药物和食品。尿CA正常时呈昼夜节律，且在活动时排量增多，大多数嗜铬细胞瘤患者发作时尿CA明显增高，常大于1500nmol/d（250μg）。
（2）血浆CA和DHPG测定：血浆CA值在本病持续或阵发性发作时明显高于正常。仅反映取血样即时的血CA水平，故其诊断价值不比发作期24h尿中CA水平测定更有意义。
2、定位诊断 利用各种影像学检查可协助对嗜铬细胞瘤进行定位，来指导治疗。
（1）B超：具有价格便宜、简便易行的优点。可以检出肾上腺内直径>2cm的肿瘤，一般瘤体有包膜，边缘回声增强，内部为低回声均质。如肿瘤较大，生长快时内部有出血、坏死或囊性变，超声表现为无回声区。但B超对于过小或是肾上腺外一些特殊部位的肿瘤（如颈部、胸腔内等）不能显示。
（2）CT：是目前首选的定位检查手段。嗜铬细胞瘤在CT上多表现为类圆形肿块，密度不均匀，出血区或钙化灶呈高密度，增强扫描时肿瘤实质明显强化，而坏死区无或略有强化。CT诊断肾上腺内嗜铬细胞瘤的敏感性达到93%～100%，但特异性不高，只有70%。对于肾上腺外嗜铬细胞瘤，如腹腔内小而分散的肿瘤不易与肠腔的断面相区分，因此有可能漏诊。
（3）MRI：在MRI的T1加权像实性肿瘤强度类似肝实质，T2加权像信号较高。坏死、囊变区在T1像呈低信号，在T2像为高信号。MRI诊断嗜铬细胞瘤的敏感性及特异性与CT相似，其优势在于是三维成像，有利于观察肿瘤与周围器官与血管的解剖关系。
（4）同位素131Ⅰ标记MIBG扫描：MIBG（间碘苄胍）是NE的生理类似物，可被摄取和贮存于嗜铬细胞瘤内，经同位素131Ⅰ标记后，能显示瘤体。此项检查可以提供全身性的信息，尤其是肾上腺外的肿瘤和恶性嗜铬细胞瘤及其转移灶。MIBG的特异性高达95%～100%，但是敏感性只有77%～90%。近年来，用123Ⅰ显像质量更加清晰，而且能结合SPECT进行断层扫描，对于复发性或恶性嗜铬细胞瘤及肿瘤内有纤维化、解剖结构有变异、肿瘤位于少见部位的定位效果更好。在B超和CT未发现病变，疑有异位肿瘤时MIBG显像是诊断嗜铬细胞瘤的首选检查方法。
（5）静脉插管：通过静脉插管分段取血测定CA来明确定位诊断。因操作过程中可能会出现严重的并发症，已逐渐被无创性检查所替代。